KR20220011190A - 하우징 어셈블리, 안테나 장치 및 전자 기기 - Google Patents
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Abstract
본 출원은 하우징 어셈블리, 안테나 장치 및 전자 기기를 제공한다. 하우징 어셈블리는 유전체 기판, 임피던스 매칭 레이어 및 커플링 구조를 포함한다. 유전체 기판은 프리셋 주파수 대역의 무선 주파수(RF) 신호에 대하여 제 1 투과율을 갖는다. 임피던스 매칭 레이어와 유전체 기판은 적층되고, 임피던스 매칭 레이어는 프리셋 주파수 대역의 RF 신호에 대하여 공간 임피던스 매칭을 수행하는 데에 사용된다. 커플링 구조와 유전체 기판은 적층되고, 커플링 구조는 한층 이상의 커플링 요소 어레이 레이어를 포함하고, 커플링 요소 어레이 레이어는 프리셋 주파수 대역에서 공진 특성을 갖는다. 하우징 어셈블리는 커플링 구조에 대응하는 영역에서 프리셋 주파수 대역의 RF 신호에 대하여 제 2 투과율을 가지며, 제 2 투과율은 제 1 투과율보다 크다. 본 출원의 실시예에 따른 하우징 어셈블리는 RF 신호의 투과율을 향상시킬 수 있다.
Description
본 발명은 전자 기기 기술 분야에 관한 것으로, 보다 구체적으로 하우징 어셈블리, 안테나 장치 및 전자 기기에 관한 것이다.
밀리미터파는 높은 반송파 주파수(high carrier Frequency)와 넓은 대역폭(large bandwidth)의 특성을 가지며, 제5세대(5G)의 초고 데이터 전송 속도를 실현하는 주요 수단이다. 밀리미터파 안테나는 환경에 민감하기 때문에, 장치 전체의 밀리미터파 안테나 어레이에 대하여, 시스템의 방사 성능을 향상시키기 위하여 안테나 어레이 위의 커버 구조를 최적화할 필요가 있다.
본 출원의 실시예는 하우징 어셈블리를 제공한다. 하우징 어셈블리는 유전체 기판, 임피던스 매칭 레이어 및 커플링 구조를 포함한다. 유전체 기판은 프리셋 주파수 대역의 무선 주파수(radiofrequency, RF) 신호에 대하여 제 1 투과율을 갖는다. 임피던스 매칭 레이어와 유전체 기판은 적층되고, 임피던스 매칭 레이어는 프리셋 주파수 대역의 RF 신호에 대하여 공간 임피던스 매칭을 수행하는 데에 사용된다. 커플링 구조와 유전체 기판은 적층되고, 커플링 구조는 한층 이상의 커플링 요소 어레이 레이어를 포함하고, 커플링 요소 어레이 레이어는 프리셋 주파수 대역에서 공진 특성을 갖는다. 하우징 어셈블리는 커플링 구조에 대응하는 영역에서 프리셋 주파수 대역의 RF 신호에 대하여 제 2 투과율을 가지며, 제 2 투과율은 제 1 투과율보다 크다.
본 출원의 실시예는 또한 안테나 장치를 제공한다. 안테나 장치는 안테나 모듈과 상술한 임의의 실시예에 따른 하우징 어셈블리를 포함한다. 안테나 모듈과 커플링 구조는 서로 간격을 두고 설치되고, 안테나 모듈은 유전체 기판을 등진 커플링 구조의 한쪽에 위치한다. 커플링 구조의 적어도 일부는 안테나 모듈이 RF 신호를 송수신하는 프리셋 방향 범위 내에 위치한다. 커플링 구조는 안테나 모듈이 송수신하는 RF 신호의 주파수를 매칭시켜 RF 신호의 투과율을 향상시키는 데에 사용된다. 임피던스 매칭 레이어는 RF 신호의 대역폭을 높이기 위해 안테나 모듈이 송수신하는 RF 신호에 대하여 공간 임피던스 매칭을 수행하는 데에 사용된다.
본 출원의 실시예는 또한 전자 기기를 제공한다. 전자 기기는 메인 보드, 안테나 모듈 및 상술한 임의의 실시예에 따른 하우징 어셈블리를 포함한다. 메인 보드는 하우징 어셈블리에 조립된다. 커플링 구조를 마주하는 하우징 어셈블리의 한쪽에는 수용 공간이 형성되고, 안테나 모듈은 수용 공간에 수용되고 또한 메인 보드에 전기적으로 연결된다. 안테나 모듈은 적어도 하나의 안테나 라디에이터를 포함하고, 안테나 라디에이터는 메인 보드의 제어하에 RF 신호를 송수신하는 데에 사용되며, RF 신호는 하우징 어셈블리를 투과할 수 있다.
본 출원의 실시예의 기술 방안을 더욱 명확하게 설명하기 위하여, 이하, 실시예의 설명에 필요한 도면을 간략하게 소개한다. 설명되는 도면은 본 출원의 일부 실시예에 불과하며, 당업자는 창의적인 노력 없이 이러한 도면으로부터 다른 도면을 얻을 수 있다는 점이 자명하다.
도 1은 본 출원의 실시예에 따른 하우징 어셈블리의 측면도의 개략적인 구조도이다.
도 2는 본 출원의 실시예에 따른 하우징 어셈블리의 정면도의 개략적인 구조도이다.
도 3은 본 출원의 다른 실시예에 따른 하우징 어셈블리의 정면도의 개략적인 구조도이다.
도 4는 본 출원의 다른 실시예에 따른 하우징 어셈블리의 정면도의 개략적인 구조도이다.
도 5는 본 출원의 다른 실시예에 따른 하우징 어셈블리의 정면도의 개략적인 구조도이다.
도 6은 본 출원의 다른 실시예에 따른 하우징 어셈블리의 정면도의 개략적인 구조도이다.
도 7은 본 출원의 다른 실시예에 따른 하우징 어셈블리의 정면도의 개략적인 구조도이다.
도 8은 본 출원의 다른 실시예에 따른 하우징 어셈블리의 정면도의 개략적인 구조도이다.
도 9는 도 8에 도시된 하우징 어셈블리의 제 1 어레이 레이어의 개략적인구조도이다.
도 10은 도 8에 도시된 하우징 어셈블리의 제 2 어레이 레이어의 개략적인구조도이다.
도 11은 본 출원의 실시예에 따른 안테나 디바이스의 개략적인 구조도이다.
도 12는 본 출원의 실시예에 따른 안테나 모듈의 개략적인 구조도이다.
도 13은 본 출원의 실시예에 따른 안테나 모듈의 상면도의 개략적인 구조도이다.
도 14는 본 출원의 다른 실시예에 따른 안테나 디바이스의 개략적인 구조도이다.
도 15는 본 출원의 다른 실시예에 따른 안테나 디바이스의 개략적인 구조도이다.
도 16은 본 출원의 다른 실시예에 따른 안테나 모듈의 상면도의 개략적인 구조도이다.
도 17은 본 출원의 다른 실시예에 따른 안테나 디바이스의 개략적인 구조도이다.
도 18은 본 출원의 다른 실시예에 따른 안테나 디바이스의 개략적인 구조도이다.
도 19는 도 18의 피드 그라운드 레이어(feed ground layer)의 상면도의 개략적인 구조도이다.
도 20은 본 출원의 실시예에 따른 전자 기기의 개략적인 구조도이다.
도 21은 본 출원의 다른 실시예에 따른 전자 기기의 개략적인 구조도이다.
도 22는 본 출원의 다른 실시예에 따른 전자 기기의 개략적인 구조도이다.
도 23은 본 출원의 다른 실시예에 따른 전자 기기의 개략적인 구조도이다.
도 24는 본 출원의 다른 실시예에 따른 전자 기기의 개략적인 구조도이다.
도 25는 2×2 안테나 모듈이 유리 배터리 커버 아래에 있을 때에 반사 계수 곡선 및 투과 계수 곡선을 나타내는 개략도이다.
도 26은 2×2 안테나 모듈이 하우징 어셈블리 아래에 있을 때에 반사 계수 곡선을 나타내는 개략도이다.
도 27은 2×2 안테나 모듈이 하우징 어셈블리 아래에 있을 때에 투과 계수 곡선을 나타내는 개략도이다.
도 1은 본 출원의 실시예에 따른 하우징 어셈블리의 측면도의 개략적인 구조도이다.
도 2는 본 출원의 실시예에 따른 하우징 어셈블리의 정면도의 개략적인 구조도이다.
도 3은 본 출원의 다른 실시예에 따른 하우징 어셈블리의 정면도의 개략적인 구조도이다.
도 4는 본 출원의 다른 실시예에 따른 하우징 어셈블리의 정면도의 개략적인 구조도이다.
도 5는 본 출원의 다른 실시예에 따른 하우징 어셈블리의 정면도의 개략적인 구조도이다.
도 6은 본 출원의 다른 실시예에 따른 하우징 어셈블리의 정면도의 개략적인 구조도이다.
도 7은 본 출원의 다른 실시예에 따른 하우징 어셈블리의 정면도의 개략적인 구조도이다.
도 8은 본 출원의 다른 실시예에 따른 하우징 어셈블리의 정면도의 개략적인 구조도이다.
도 9는 도 8에 도시된 하우징 어셈블리의 제 1 어레이 레이어의 개략적인구조도이다.
도 10은 도 8에 도시된 하우징 어셈블리의 제 2 어레이 레이어의 개략적인구조도이다.
도 11은 본 출원의 실시예에 따른 안테나 디바이스의 개략적인 구조도이다.
도 12는 본 출원의 실시예에 따른 안테나 모듈의 개략적인 구조도이다.
도 13은 본 출원의 실시예에 따른 안테나 모듈의 상면도의 개략적인 구조도이다.
도 14는 본 출원의 다른 실시예에 따른 안테나 디바이스의 개략적인 구조도이다.
도 15는 본 출원의 다른 실시예에 따른 안테나 디바이스의 개략적인 구조도이다.
도 16은 본 출원의 다른 실시예에 따른 안테나 모듈의 상면도의 개략적인 구조도이다.
도 17은 본 출원의 다른 실시예에 따른 안테나 디바이스의 개략적인 구조도이다.
도 18은 본 출원의 다른 실시예에 따른 안테나 디바이스의 개략적인 구조도이다.
도 19는 도 18의 피드 그라운드 레이어(feed ground layer)의 상면도의 개략적인 구조도이다.
도 20은 본 출원의 실시예에 따른 전자 기기의 개략적인 구조도이다.
도 21은 본 출원의 다른 실시예에 따른 전자 기기의 개략적인 구조도이다.
도 22는 본 출원의 다른 실시예에 따른 전자 기기의 개략적인 구조도이다.
도 23은 본 출원의 다른 실시예에 따른 전자 기기의 개략적인 구조도이다.
도 24는 본 출원의 다른 실시예에 따른 전자 기기의 개략적인 구조도이다.
도 25는 2×2 안테나 모듈이 유리 배터리 커버 아래에 있을 때에 반사 계수 곡선 및 투과 계수 곡선을 나타내는 개략도이다.
도 26은 2×2 안테나 모듈이 하우징 어셈블리 아래에 있을 때에 반사 계수 곡선을 나타내는 개략도이다.
도 27은 2×2 안테나 모듈이 하우징 어셈블리 아래에 있을 때에 투과 계수 곡선을 나타내는 개략도이다.
이하, 본 출원의 실시예에 첨부된 도면을 참조하면서 본 출원의 실시예에 따른 기술 해결책을 보다 명확하게 설명한다. 설명되는 실시예는 단지 본 발명의 일부 실시예일 뿐이고, 모든 실시예가 아니다는 점이 자명하다. 본 명세서에 기재된 실시예에 따라 당업자가 창조적인 노력없이 얻을 수 있는 모든 다른 실시예는 모두 본 출원의 보호범위에 속한다.
본 출원의 실시예는 하우징 어셈블리를 제공한다. 하우징 어셈블리는 유전체 기판, 임피던스 매칭 레이어 및 커플링 구조를 포함한다. 유전체 기판은 프리셋 주파수 대역의 무선 주파수(radiofrequency, RF) 신호에 대하여 제 1 투과율을 갖는다. 임피던스 매칭 레이어와 유전체 기판은 적층되고, 임피던스 매칭 레이어는 프리셋 주파수 대역의 RF 신호에 대하여 공간 임피던스 매칭을 수행하는 데에 사용된다. 커플링 구조와 유전체 기판은 적층되고, 커플링 구조는 한층 이상의 커플링 요소 어레이 레이어를 포함하고, 커플링 요소 어레이 레이어는 프리셋 주파수 대역에서 공진 특성을 갖는다. 하우징 어셈블리는 커플링 구조에 대응하는 영역에서 프리셋 주파수 대역의 RF 신호에 대하여 제 2 투과율을 가지며, 제 2 투과율은 제 1 투과율보다 크다.
임피던스 매칭 레이어는 유전체 기판의 한쪽에 위치하고, 커플링 구조는 유전체 기판을 등진 임피던스 매칭 레이어의 한쪽에 위치한다. 또는, 커플링 구조는 유전체 기판의 한쪽에 위치하고, 임피던스 매칭 레이어는 유전체 기판을 등진 커플링 구조의 한쪽에 위치한다.
커플링 요소 어레이 레이어는 또한 프리셋 주파수 대역에서 이중 편파 공진 특성(dual-polarization resonance characteristics)을 갖는다.
커플링 구조는 유전체 기판의 표면에 접합된 한층의 커플링 요소 어레이 레이어를 포함하고, 임피던스 매칭 레이어는 유전체 기판을 등진 커플링 요소 어레이 레이어의 한쪽에 위치하고, 임피던스 매칭 레이어는 커플링 요소 어레이 레이어를 캡슐화하고 보호하는 데에 사용된다.
커플링 구조는 한층의 커플링 요소 어레이 레이어를 포함한다. 임피던스 매칭 레이어는 제 1 매칭 레이어 및 제 2 매칭 레이어를 포함한다. 제 1 매칭 레이어는 유전체 기판의 표면에 위치하고, 커플링 요소 어레이 레이어는 유전체 기판을 등진 제 1 매칭 레이어의 한쪽에 위치한다. 제 1 매칭 레이어는 커플링 요소 어레이 레이어를 유전체 기판에 연결하는 데에 사용된다. 제 2 매칭 레이어는 제 1 매칭 레이어를 등진 커플링 요소 어레이 레이어의 한쪽에 위치하고, 제 2 매칭 레이어는 커플링 요소 어레이 레이어를 캡슐화하고 보호하는 데에 사용된다.
커플링 구조는 서로 간격을 두고 설치된 제 1 어레이 레이어 및 제 2 어레이 레이어를 포함한다. 임피던스 매칭 레이어는 제 1 매칭 레이어 및 제 2 매칭 레이어를 포함한다. 제 1 어레이 레이어는 유전체 기판의 표면에 위치한다. 제 1 매칭 레이어는 유전체 기판을 등진 제 1 어레이 레이어의 한쪽에 위치한다. 제 1 매칭 레이어는 제 1 어레이 레이어를 유전체 기판에 연결하고 제 1 어레이 레이어를 캡슐화하고 보호하는 데에 사용된다. 제 2 어레이 레이어는 제 1 어레이 레이어를 등진 제 1 매칭 레이어의 한쪽에 위치한다. 제 2 매칭 레이어는 제 1 매칭 레이어를 등진 제 2 어레이 레이어의 한쪽에 위치하고, 제 2 매칭 레이어는 제 2 어레이 레이어를 캡슐화하고 보호하는 데에 사용된다.
커플링 구조는 서로 간격을 두고 설치된 제 1 어레이 레이어 및 제 2 어레이 레이어를 포함한다. 임피던스 매칭 레이어는 제 1 매칭 레이어, 제 2 매칭 레이어 및 제 3 매칭 레이어를 포함한다. 제 1 매칭 레이어는 유전체 기판의 표면에 위치한다. 제 1 어레이 레이어는 유전체 기판을 등진 제 1 매칭 레이어의 한쪽에 위치한다. 제 2 매칭 레이어는 제 1 매칭 레이어를 등진 제 1 어레이 레이어의 한쪽에 위치한다. 제 2 어레이 레이어는 제 1 어레이 레이어를 등진 제 2 매칭 레이어의 한쪽에 위치한다. 제 3 매칭 레이어는 제 2 매칭 레이어를 등진 제 2 어레이 레이어의 한쪽에 위치하고, 제 3 매칭 레이어는 제 2 어레이 레이어를 캡슐화하고 보호하는 데에 사용된다.
제 1 어레이 레이어 및 제 2 어레이 레이어는 각각 제 2 매칭 레이어의 대향하는 양측에 위치하고, 제 1 어레이 레이어는 제 2 어레이 레이어보다 유전체 기판에 더 가깝다.
제 2 매칭 레이어에서의 제 1 어레이 레이어의 투영과 제 2 매칭 레이어에서의 제 2 어레이 레이어의 투영은 적어도 부분적으로 중첩되지 않는다.
제 1 어레이 레이어는 관통 구멍을 가지며, 제 1 어레이 레이어에서의 제 2 어레이 레이어의 투영은 관통 구멍에 위치한다.
관통 구멍은 원형, 타원형, 정방형, 삼각형, 장방형, 육각형, 환형, 십자형 또는 예루살렘 십자형입니다.
제 1 매칭 레이어는 접착제(adhesive)이고, 제 2 매칭 레이어는 베어링 레이어(bearing 레이어)이고, 제 3 매칭 레이어는 접착제이다.
제 1 어레이 레이어는 정방형 패치이고, 한 변의 길이는 1.6mm이다. 제 2 어레이 레이어는 정방형 패치이고, 한 변의 길이는 1.05mm이다. 상기 관통 구멍은 정방형이며, 사이즈는 1.3mm×1.3mm이다. 유전체 기판의 두께는 0.55mm이고, 제 1 매칭 레이어의 두께는 0.02mm이고, 제 2 매칭 레이어의 두께는 0.45mm이고, 제 3 매칭 레이어의 두께는 0.03mm이다.
커플링 요소 어레이 레이어는 어레이로 배치된 복수의 커플링 요소를 포함하며, 커플링 요소는 전기 전도성 재료로 이루어지며, 커플링 요소는 프리셋 주파수 대역에서 이중 주파수 이중 편파 공진 특성을 갖는다.
프리셋 주파수 대역은 적어도 제 3 세대 파트너십 프로젝트(3rd Generation Partnership Project, 3GPP) 밀리미터파의 모든 주파수 대역을 포함한다.
본 출원의 실시예는 또한 안테나 장치를 제공한다. 안테나 장치는 안테나 모듈과 본 출원의 상술한 실시예에 따른 하우징 어셈블리를 포함한다. 안테나 모듈과 커플링 구조는 서로 간격을 두고 설치되고, 안테나 모듈은 유전체 기판을 등진 커플링 구조의 한쪽에 위치한다. 커플링 구조의 적어도 일부는 안테나 모듈이 RF 신호를 송수신하는 프리셋 방향 범위 내에 위치한다. 커플링 구조는 안테나 모듈이 송수신하는 RF 신호의 주파수를 매칭시켜 RF 신호의 투과율을 향상시키는 데에 사용된다. 임피던스 매칭 레이어는 RF 신호의 대역폭을 높이기 위해 안테나 모듈이 송수신하는 RF 신호에 대하여 공간 임피던스 매칭을 수행하는 데에 사용된다.
안테나 모듈은 어레이로 배치된 복수의 안테나 라디에이터를 포함한다. 안테나 라디에이터는 제 1 피드 포인트(feed point)와 제 2 피드 포인트를 갖는다. 제 1 피드 포인트는 안테나 라디에이터에 제 1 전류 신호를 공급하도록 구성된다. 제 1 전류 신호는 제 1 주파수 대역의 RF 신호를 송수신하도록, 안테나 라디에이터를 여기시켜 제 1 주파수 대역에서 공진시키는 데에 사용된다. 제 2 피드 포인트는 안테나 라디에이터에 제 2 전류 신호를 공급하도록 구성된다. 제 2 전류 신호는 안테나 라디에이터를 여기시켜 제 2 주파수 대역에서 공진시키는 데에 사용된다. 여기서, 제 1 주파수 대역과 제 2 주파수 대역은 상이하다.
안테나 장치는 지지판 및 RF 칩을 포함한다. 안테나 라디에이터는 커플링 구조에 인접한 지지판의 표면에 위치한다. RF 칩은 커플링 구조를 등진 지지판의 표면에 위치한다. 안테나 장치는 RF 라인을 더 포함하고, RF 라인은 RF 칩과 안테나 라디에이터를 전기적으로 연결하는 데에 사용된다.
지지판에 위치 제한 구멍이 형성되어 있으며, RF 라인은 위치 제한 구멍에 위치한다.
지지판은 안테나 라디에이터의 주위를 둘러싼 복수의 금속화 비아를 갖고, 따라서 2개의 인접한 안테나 라디에이터를 분리한다.
안테나 장치는 지지판, RF 칩, 피드 그라운드 레이어 및 피드 라인을 포함한다. 안테나 라디에이터는 커플링 구조에 인접한 지지판의 표면에 위치한다. RF 칩은 커플링 구조를 등진 지지판의 표면에 위치한다. 피드 그라운드 레이어는 지지판과 RF 칩 사이에 위치하고, 안테나 라디에이터의 접지 전극을 구성한다. 피드 라인은 RF 칩과 피드 그라운드 레이어 사이에 설치되고, 피드 라인은 RF 칩에 전기적으로 연결된다. 피드 그라운드 레이어에 개구부가 형성되어 있으며, 피드 그라운드 레이어에서의 피드 라인의 투영은 적어도 부분적으로 개구부에 위치하고, 피드 라인은 개구부를 통해 안테나 라디에이터에 대하여 커플링 피드를 수행한다.
제 1 전류 신호에 의해 여기된 안테나 라디에이터의 공진 모드의 편파 방향과 제 2 전류 신호에 의해 여기된 안테나 라디에이터의 공진 모드의 편파 방향은 상이하다.
본 출원의 실시예는 또한 전자 기기를 제공한다. 전자 기기는 메인 보드, 안테나 모듈 및 본 출원의 상술한 실시예에 따른 하우징 어셈블리를 포함한다. 메인 보드는 하우징 어셈블리에 조립된다. 커플링 구조를 마주하는 하우징 어셈블리의 한쪽에는 수용 공간이 형성되고, 안테나 모듈은 수용 공간에 수용되고 또한 메인 보드에 전기적으로 연결된다. 안테나 모듈은 적어도 하나의 안테나 라디에이터를 포함하고, 안테나 라디에이터는 메인 보드의 제어하에 RF 신호를 송수신하는 데에 사용되며, RF 신호는 하우징 어셈블리를 투과할 수 있다.
전자 기기는 배터리 커버를 더 포함하고, 배터리 커버는 유전체 기판으로서 기능한다. 배터리 커버의 재질은 플라스틱, 유리, 사파이어 및 세라믹 중 하나 또는 여러가지이다.
배터리 커버는 리어 플레이트 및 리어 플레이트를 둘러싸는 사이드 플레이트를 포함하고, 사이드 플레이트는 안테나 라디에이터가 RF 신호를 송수신하는 프리셋 방향 범위 내에 위치한다. 커플링 구조는 안테나 라디에이터를 향하는 사이드 플레이트의 한쪽에 위치하고, 사이드 플레이트는 유전체 기판으로서 기능한다.
배터리 커버는 리어 플레이트 및 리어 플레이트를 둘러싸는 사이드 플레이트를 포함하고, 리어 플레이트는 안테나 라디에이터가 RF 신호를 송수신하는 프리셋 방향 범위 내에 위치한다. 커플링 구조는 안테나 라디에이터를 향하는 리어 플레이트의 한쪽에 위치하고, 리어 플레이트는 유전체 기판으로서 기능한다.
전자 기기는 스크린을 더 포함하고, 스크린은 유전체 기판으로서 기능한다.
전자 기기는 보호 커버를 더 포함하고, 보호 커버는 안테나 라디에이터가 RF 신호를 송수신하는 프리셋 방향 범위 내에 위치하고, 보호 커버는 유전체 기판으로서 기능한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 출원의 실시예에 따른 하우징 어셈블리는 유전체 기판(100), 임피던스 매칭 레이어(200) 및 커플링 구조(300)를 포함한다. 유전체 기판(100)은 프리셋 주파수 대역의 무선 주파수(radiofrequency, RF) 신호에 대하여 제 1 투과율을 갖는다. 임피던스 매칭 레이어(200)와 유전체 기판(100)은 적층되고, 임피던스 매칭 레이어(200)는 프리셋 주파수 대역의 RF 신호에 대하여 공간 임피던스 매칭을 수행하는 데에 사용된다. 커플링 구조(300)와 유전체 기판(100)은 적층되고, 커플링 구조(300)는 한층 이상의 커플링 요소 어레이 레이어(310)를 포함하고, 커플링 요소 어레이 레이어(310)는 프리셋 주파수 대역에서 공진 특성을 갖는다. 하우징 어셈블리(10)는 커플링 구조(300)에 대응하는 영역에서 프리셋 주파수 대역의 RF 신호에 대하여 제 2 투과율을 가지며, 제 2 투과율은 제 1 투과율보다 크다.
RF 신호는 유전체 기판(100), 임피던스 매칭 레이어(200) 및 커플링 구조(300)를 투과할 수 있다. RF 신호는 밀리미터파 신호일 수 있다. 임피던스 매칭 레이어(200)는 RF 신호에 대하여 공간 임피던스 매칭을 수행하는 데에 사용된다. 유전체 기판(100)은 프리셋 주파수 대역의 RF 신호에 대하여 제 1 투과율을 갖는다. 커플링 구조(300)는 유전체 기판(100)의 한쪽에 위치한다. 커플링 구조(300)는 커플링 요소 어레이 레이어(310)를 포함한다. 커플링 요소 어레이 레이어(310)는 프리셋 주파수 대역에서 공진 특성을 가지며, RF 신호에 공진이 생성하도록 하고, RF 신호가 더 높은 투과율을 갖도록 하는 데에 사용된다. 즉, 하우징 어셈블리(10)는 커플링 구조(300)에 대응하는 영역 내에서 프리셋 주파수 대역의 RF 신호에 대하여 제 2 투과율을 가지며, 제 2 투과율은 제 1 투과율보다 크다. 즉, 커플링 요소 어레이 레이어(310)의 공진 특성에 의해 RF 신호는 커플링 구조(300)에 대응하는 영역에서 더 높은 투과율을 갖는다. 커플링 구조(300)가 안테나의 방사 방향 범위 내에 있을 때, 안테나의 방사 이득을 증가시킬 수 있다.
커플링 요소 어레이 레이어(310)는 프리셋 주파수 대역에서 이중 편파 공진 특성을 갖는다. 이중 편파 공진 특성은 RF 신호에 이차 공진을 생성하여 RF 신호가 이중 편파 특성을 나타내도록 한다. 프리셋 주파수 대역은 적어도 3GPP 밀리미터파의 모든 주파수 대역을 포함한다. 3GPP TS 38.101 프로토콜의 규정에 따라, 5G는 주로 FR1 주파수 대역 및 FR2 주파수 대역의 2개의 주파수 대역을 사용한다. FR1 주파수 대역의 주파수 범위는 450MHz 내지 6MHz이며, Sub-6GHz 주파수 대역이라고도 한다. FR2 주파수 대역의 주파수 범위는 24.25MHz 내지 52.6MHz이며, 일반적으로 밀리미터파(mm Wave)라고 한다. 3GPP(버전 15)는 현재 5G 밀리미터파의 주파수 대역을 다음과 같이 규범하고 있다: n257(26.5~29.5GHz), n258(24.25~27.5GHz), n261(27.5~28.35GHz), n260(37~40GHz). 따라서, 프리셋 주파수 대역은 적어도 n257, n258, n261 및 n260 주파수 대역을 커버한다.
일 실시예에서, 커플링 요소 어레이 레이어(310)는 어레이로 배치 된 복수의 커플링 요소(311)를 포함한다. 커플링 요소(311)는 전기 도전성 재료로 이루어진다. 커플링 요소(311)는 프리셋 주파수 대역에서 이중 주파수 이중 편파 공진 특성을 갖는다.
커플링 요소(311)는 금속 재질일 수 있다. 복수의 커플링 요소(311)는 프리셋 주파수 대역의 RF 신호가 이중 주파수 이중 편파 공진 특성을 갖도록 어레이로 배치된다. 즉, RF 신호는 복수의 동작 주파수 대역 및 복수의 방사 방향을 갖는다.
본 출원의 실시예에 따른 하우징 어셈블리(10)는 유전체 기판(100)의 한쪽에 임피던스 매칭 레이어(200)를 배치하고, 임피던스 매칭 레이어(200)는 프리셋 주파수 대역의 RF 신호에 대하여 공간 임피던스 매칭을 수행함으로써 RF 신호의 대역폭을 증가시킨다. 또한, 유전체 기판(100)의 한쪽에 커플링 구조(300)를 배치하고, 커플링 구조(300)는 프리셋 주파수 대역에서 공진 특성을 갖는 커플링 요소 어레이 레이어(310)을 포함하므로, 하우징 어셈블리(10)에 있어서, 커플링 구조(300)에 대응하는 영역의 RF 신호에 대한 투과율은 유전체 기판(100)의 RF 신호에 대한 투과율보다 크므로, RF 신호의 투과율을 높일 수 있다.
임피던스 매칭 레이어(200)는 유전체 기판(100)의 한쪽에 위치하고, 커플링 구조(300)는 유전체 기판(100)을 등지는 임피던스 매칭 레이어(200)의 한쪽에 위치한다. 또는, 커플링 구조(300)는 유전체 기판(100)의 한쪽에 위치하고, 임피던스 매칭 레이어(200)는 유전체 기판(100)을 등지는 커플링 구조(300)의 한쪽에 위치한다.
일 실시예에서, 하우징 어셈블리(10)는 순차적으로 적층된 커플링 구조(300), 임피던스 매칭 레이어(200) 및 유전체 기판(100)을 포함한다. 임피던스 매칭 레이어(200)는 지지층 및 접착층으로서 기능할 수 있고, 커플링 구조(300)를 지지하고, 커플링 구조(300)를 유전체 기판(100)에 접착하는 데에 사용된다. 임피던스 매칭 레이어(200)는 프리셋 주파수 대역의 RF 신호에 대하여 공간 임피던스 매칭을 수행하는 데에 사용된다. 커플링 구조(300)는 프리셋 주파수 대역의 RF 신호의 투과율을 높이는 데에 사용된다.
다른 실시예에서, 하우징 어셈블리(10)는 순차적으로 적층된 임피던스 매칭 레이어(200), 커플링 구조(300) 및 유전체 기판(100)을 포함한다. 임피던스 매칭 레이어(200)는 커플링 구조(300)를 캡슐화하고 보호하는 데에 사용되며, 커플링 구조(300)가 산화 및 부식되는 것을 방지한다. 임피던스 매칭 레이어(200)는 프리셋 주파수 대역의 RF 신호에 대하여 공간 임피던스 매칭을 수행하는 데에 사용된다. 커플링 구조(300)는 프리셋 주파수 대역의 RF 신호의 투과율을 높이기 데에 사용된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 커플링 구조(300)는 한층의 커플링 요소 어레이 레이어(310)를 포함하고, 커플링 요소 어레이 레이어(310)는 유전체 기판(100)의 표면에 접착된다. 임피던스 매칭 레이어(200)는 유전체 기판(100)을 등지는 커플링 요소 어레이 레이어(310)의 한쪽에 위치하고, 커플링 요소 어레이 레이어(310)를 캡슐화하고 보호하는 데에 사용된다.
커플링 요소 어레이 레이어(310)는 프리셋 주파수 대역의 RF 신호의 투과율을 증가시키기 위하여 베어링 레이어에 배치된다. 구체적으로, 커플링 요소 어레이 레이어(310)는 단일층 구조를 갖는다. 커플링 요소 어레이 레이어(310)는 연결 부재를 통해 베어링 레이어에 연결될 수 있다. 연결 부재는 접착제일 수 있다. 커플링 요소 어레이 레이어(310)는 프리셋 주파수 대역의 RF 신호에 대하여 공진 특성을 갖고, 프리셋 주파수 대역의 RF 신호가 공진을 생성하도록 하여, 프리셋 주파수 대역의 RF 신호가 더욱 높은 투과율을 갖도록 한다.
또한, 일 실시예에서, 유전체 기판(100)에서의 커플링 구조(300)의 포지티브 투영은 유전체 기판(100) 전체를 커버한다. 즉, 베어링 레이어는 유전체 기판(100) 전체를 커버하고, 베어링 레이어로 커플링 구조(300)를 적재하고, 커플링 구조(300)는 유전체 기판(100) 전체에 대응하여 배치된다. 따라서, 하우징 어셈블리(10) 모든 영역은 프리셋 주파수 대역의 RF 신호에 대하여 비교적 높은 투과율을 갖는다. 또한, 유전체 기판(100)에서 커플링 구조(300)의 포지티브 투영이 유전체 기판(100) 전체를 커버하기 때문에, 이것은 하우징 어셈블리(10)의 제조 공정의 복잡성을 감소시키는 데에 도움이 된다.
다른 실시예에서, 유전체 기판(100)에서의 커플링 구조(300)의 포지티브 투영은 유전체 기판(100)의 일부를 커버한다. 이런 경우, 커플링 구조(300)에 의해 커버된 면적은 유전체 기판(100)의 면적보다 작고, 커플링 구조(300)는 유전체 기판(100)의 일부에 대응하여 배치된다. 이러한 방식으로, 하우징 어셈블리(10)의 상이한 영역에서 프리셋 주파수 대역의 RF 신호에 대한 투과율은 상이하며, 하우징 어셈블리(10)의 프리셋 주파수 대역의 RF 신호에 대한 투과율을 유연하게 설정할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 커플링 구조(300)는 한층의 커플링 요소 어레이 레이어(310)를 포함한다. 임피던스 매칭 레이어(200)는 제 1 매칭 레이어(210) 및 제 2 매칭 레이어(220)를 포함한다. 제 1 매칭 레이어(210)는 유전체 기판(100)의 표면에 위치하고, 커플링 요소 어레이 레이어(310)는 유전체 기판(100)을 등진 제 1 매칭 레이어(210)의 한쪽에 위치한다. 제 1 매칭 레이어(210)는 커플링 요소 어레이 레이어(310)를 유전체 기판(100)에 연결하는 데에 사용된다. 제 2 매칭 레이어(220)는 제 1 매칭 레이어(210)를 등진 커플링 요소 어레이 레이어(310)의 한쪽에 위치하고, 제 2 매칭 레이어(220)는 커플링 요소 어레이 레이어(310)를 캡슐화하고 보호하는 데에 사용된다.
구체적으로, 본 실시예에 있어서, 하우징 어셈블리(10)는 순차적으로 적층된 제 2 매칭 레이어(220), 커플링 요소 어레이 레이어(310), 제 1 매칭 레이어(210) 및 유전체 기판(100)을 포함한다. 제 1 매칭 레이어(210)와 제 2 매칭 레이어(220)는 서로 협력하여 커플링 요소 어레이 레이어(310)를 지원하고 캡슐화하고 보호한다. 또한, 제 1 매칭 레이어(210)와 제 2 매칭 레이어(220)는 서로 협력하여 프리셋 주파수 대역의 RF 신호에 대하여 공간 임피던스 매칭을 수행함으로써 RF 신호의 대역폭을 증가시킨다. 커플링 요소 어레이 레이어(310)는 RF 신호가 2차 공진을 생성하도록 하여 유전체 기판(100)의 RF 신호에 대한 투과율을 향상시킨다.
도 5에 도시된 바와 같이, 커플링 구조(300)는 서로 간격을 두고 설치된 제 1 어레이 레이어(310) 및 제 2 어레이 레이어(320)를 포함한다. 임피던스 매칭 레이어(200)는 제 1 매칭 레이어(210) 및 제 2 매칭 레이어(220)를 포함한다. 제 1 어레이 레이어(310)는 유전체 기판(100)의 표면에 위치한다. 제 1 매칭 레이어(210)는 유전체 기판(100)을 등진 제 1 어레이 레이어(310)의 한쪽에 위치한다. 제 1 매칭 레이어(210)는 제 1 어레이 레이어(310)를 유전체 기판(100)에 연결하고 제 1 어레이 레이어(310)를 캡슐화하고 보호하는 데에 사용된다. 제 2 어레이 레이어(320)는 제 1 어레이 레이어(310)를 등진 제 1 매칭 레이어(210)의 한쪽에 위치한다. 제 2 매칭 레이어(220)는 제 1 매칭 레이어(210)를 등진 제 2 어레이 레이어(320)의 한쪽에 위치하고, 제 2 매칭 레이어(220)는 제 2 어레이 레이어(320)를 캡슐화하고 보호하는 데에 사용된다.
구체적으로, 본 실시예에 있어서, 하우징 어셈블리(10)는 순차적으로 적층된 제 2 매칭 레이어(220), 제 2 어레이 레이어(320), 제 1 매칭 레이어(210), 제 1 어레이 레이어(310) 및 유전체 기판(100)을 포함한다. 제 1 매칭 레이어(210) 및 제 2 매칭 레이어(220)는 서로 협력하여 제 2 어레이 레이어(320) 및 제 1 어레이 레이어(310)를 지지하고 캡슐화하고 보호한다. 또한, 제 1 매칭 레이어(210)와 제 2 매칭 레이어(220)는 서로 협력하여 프리셋 주파수 대역의 RF 신호에 대하여 공간 임피던스 매칭을 수행함으로써 RF 신호의 대역폭을 증가시킨다. 제 2 어레이 레이어(320) 및 제 1 어레이 레이어(310)는 RF 신호가 2차 공진을 생성하도록 하여 유전체 기판(100)의 RF 신호에 대한 투과율을 향상시킨다.
도 6에 도시된 바와 같이, 커플링 구조(300)는 서로 간격을 두고 설치된 제 1 어레이 레이어(310) 및 제 2 어레이 레이어(320)를 포함한다. 임피던스 매칭 레이어(200)는 제 1 매칭 레이어(210), 제 2 매칭 레이어(220) 및 제 3 매칭 레이어(230)를 포함한다. 제 1 매칭 레이어(210)는 유전체 기판(100)의 표면에 위치한다. 제 1 어레이 레이어(310)는 유전체 기판(100)을 등진 제 1 매칭 레이어(210)의 한쪽에 위치한다. 제 2 매칭 레이어(220)는 제 1 매칭 레이어(310)를 등진 제 1 어레이 레이어(310)의 한쪽에 위치한다. 제 2 어레이 레이어(320)는 제 1 어레이 레이어(310)를 등진 제 2 매칭 레이어(220)의 한쪽에 위치한다. 제 3 매칭 레이어(230)는 제 2 매칭 레이어(220)를 등진 제 2 어레이 레이어(320)의 한쪽에 위치하고, 제 3 매칭 레이어(230)는 제 2 어레이 레이어(320)를 캡슐화하고 보호하는 데에 사용된다.
구체적으로, 하우징 어셈블리(10)는 순차적으로 적층된 제 3 매칭 레이어(230), 제 2 어레이 레이어(320), 제 2 매칭 레이어(220), 제 1 어레이 레이어(310), 제 1 매칭 레이어(210) 및 유전체 기판(100)을 포함한다. 제 1 매칭 레이어(210), 제 2 매칭 레이어(220) 및 제 3 매칭 레이어(230)는 서로 협력하여 제 2 어레이 레이어(320) 및 제 1 어레이 레이어(310)를 지지하고 캡슐화하고 보호한다. 또한, 제 1 매칭 레이어(210), 제 2 매칭 레이어(220) 및 제 3 매칭 레이어(230)는 서로 협력하여 프리셋 주파수 대역의 RF 신호에 대하여 공간 임피던스 매칭을 수행함으로써 RF 신호의 대역폭을 증가시킨다. 제 2 어레이 레이어(320) 및 제 1 어레이 레이어(310)는 RF 신호가 2차 공진을 생성하도록 하여 유전체 기판(100)의 RF 신호에 대한 투과율을 향상시킨다.
일 실시예에서, 제 1 어레이 레이어(310) 및 제 2 어레이 레이어(320)는 각각 제 2 매칭 레이어(220)의 대향하는 양측에 위치하고, 제 1 어레이 레이어(310)는 제 2 어레이 레이어(320)보다 유전체 기판(100)에 더 가깝다.
커플링 구조(300)는 서로 간격을 두고 설치된 제 1 어레이 레이어(310) 및 제 2 어레이 레이어(320)를 포함한다. 제 1 어레이 레이어(310) 및 제 2 어레이 레이어(320)는 모두 제 2 매칭 레이어(220)에 배치되고, 제 1 어레이 레이어(310) 및 제 2 어레이 레이어(320)는 각각 제 2 매칭 레이어(220)의 대향하는 양측에 위치하며, 제 1 어레이 레이어(310)는 제 2 어레이 레이어(320)보다 유전체 기판(100)에 더 가깝다.
구체적으로, 제 1 어레이 레이어(310)는 유전체 기판(100)과 제 2 매칭 레이어(220) 사이에 배치되고, 제 2 어레이 레이어(320)는 제 1 어레이 레이어(310)를 등진 제 2 매칭 레이어(220)의 한쪽에 배치된다. 제 1 어레이 레이어(310) 및 제 2 어레이 레이어(320) 중 적어도 하나는 프리셋 주파수 대역의 RF 신호에 대하여 공진 특성을 갖는다. 일 실시예에서, 제 1 어레이 레이어(310)는 프리셋 주파수 대역의 RF 신호에 대하여 공진 특성을 가지며, 프리셋 주파수 대역의 RF 신호가 공진을 생성하도록 하여 프리셋 주파수 대역의 RF 신호의 투과율을 향상시킨다. 다른 실시예에서, 제 2 어레이 레이어(320)는 프리셋 주파수 대역의 RF 신호에 대하여 공진 특성을 가지며, 프리셋 주파수 대역의 RF 신호가 공진을 생성하도록 하여 프리셋 주파수 대역의 RF 신호의 투과율을 향상시킨다. 또 다른 실시예에서, 제 1 어레이 레이어(310) 및 제 2 어레이 레이어(320)는 모두 프리셋 주파수 대역의 RF 신호에 대하여 공진 특성을 가지며, 프리셋 주파수 대역의 RF 신호가 공진을 생성하도록 하여 프리셋 주파수 대역의 RF 신호의 투과율을 향상시킨다.
제 2 매칭 레이어(220)에서의 제 1 어레이 레이어(310)의 투영과 제 2 매칭 레이어(220)에서의 제 2 어레이 레이어(320)의 투영은 적어도 부분적으로 중첩되지 않는다. 즉, 제 1 어레이 레이어(310) 및 제 2 어레이 레이어(320)는 두께 방향에서 완전히 어긋나게 배치되거나, 제 1 어레이 레이어(310) 및 제 2 어레이 레이어(320)는 두께 방향에서 부분적으로 어긋나게 배치된다. 따라서, 제 1 어레이 레이어(310) 및 제 2 어레이 레이어(320)의 공진 특성이 서로 간섭하는 것을 감소할 수 있고, RF 신호가 하우징 어셈블리(10)를 보다 안정적으로 투과하도록 한다.
도 7, 도 8, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 제 1 어레이 레이어(310)는 관통 구멍(310a)을 가지며, 제 1 어레이 레이어(310)에서의 제 2 어레이 레이어(320)의 투영은 관통 구멍(310a)에 위치한다.
관통 구멍(310a)은 원형, 타원형, 정방형, 삼각형, 장방형, 육각형, 환형, 십자형 또는 예루살렘 십자형이다.
제 1 매칭 레이어(210)는 접착제이고, 제 2 매칭 레이어(220)는 베어링 레이어이고, 제 3 매칭 레이어(230)는 접착제이다. 제 1 어레이 레이어(310)는 정방형 패치이고, 한 변(P)의 길이는 1.6mm이다. 제 2 어레이 레이어(320)는 정방형 패치이고, 한 변(L)의 길이는 1.05mm이다. 상기 관통 구멍(310a)은 정방형이고, W=0.15mm, 관통 구멍(310a)의 사이즈는 1.3mm×1.3mm이다. 유전체 기판(100)의 두께는 0.55mm이고, 제 1 매칭 레이어(210)의 두께는 0.02mm이고, 제 2 매칭 레이어(220)의 두께는 0.45mm이고, 제 3 매칭 레이어(230)의 두께는 0.03mm이다.
본 실시예에 있어서, 제 1 어레이 레이어(310)는 관통 구멍(310a)을 갖는다. 관통 구멍(310a)의 크기는 제 2 어레이 레이어(320)의 윤곽의 크기보다 크다. 제 1 어레이 레이어(310)에서의 제 2 어레이 레이어(320)의 투영은 관통 구멍(310a)에 위치한다. 프리셋 주파수 대역의 RF 신호는 제 2 어레이 레이어(320)의 공진 작용을 경과한 후에 제 1 어레이 레이어(310)의 관통 구멍(310a)을 관통하여 전송될 수 있으므로, 제 2 어레이 레이어(320)의 공진 작용을 경과한 RF 신호에 대한 제 1 어레이 레이어(310)의 간섭을 감소하고, RF 신호 전송의 안정성을 유지할 수 있다. 또한, 제 1 어레이 레이어(310)와 제 2 어레이 레이어(320)는 서로 협력하여 프리셋 주파수 대역의 RF 신호에 대하여 공간 임피던스 매칭을 수행함으로써 RF 신호의 주파수를 조정할 수 있다.
도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 본 출원의 실시예에 따른 안테나 장치(1)는 안테나 모듈(20)과 본 출원의 상술한 실시예에 따른 하우징 어셈블리(10)를 포함한다. 안테나 모듈(20)과 커플링 구조(300)는 서로 간격을 두고 설치되고, 안테나 모듈(20)은 유전체 기판(100)을 등진 커플링 구조(300)의 한쪽에 위치한다. 커플링 구조(300)의 적어도 일부는 안테나 모듈(20)이 RF 신호를 송수신하는 프리셋 방향 범위 내에 위치한다. 커플링 구조(300)는 안테나 모듈(20)이 송수신하는 RF 신호의 주파수를 매칭시켜 RF 신호의 투과율을 향상시키는 데에 사용된다. 임피던스 매칭 레이어(200)는 RF 신호의 대역폭을 높이기 위해 안테나 모듈(20)이 송수신하는 RF 신호에 대하여 공간 임피던스 매칭을 수행하는 데에 사용된다.
본 실시예에 있어서, 안테나 모듈(20)과 커플링 구조(300)는 서로 간격을 두고 설치되고, 안테나 모듈(20)은 유전체 기판(100)을 등진 커플링 구조(300)의 한쪽에 위치한다. 안테나 모듈(20)은 하나의 안테나 라디에이터(20a)를 포함할 수 있다. 또는, 안테나 모듈(20)은 복수의 안테나 라디에이터(20a)로 구성된 안테나 어레이일 수 있다. 안테나 모듈(20)은 2×2 안테나 어레이, 2×4 안테나 어레이, 또는 4×4 안테나 어레이일 수 있다. 안테나 모듈(20)이 복수의 안테나 라디에이터(20a)를 포함하는 경우, 복수의 안테나 라디에이터(20a)는 동일한 주파수 대역에서 동작할 수 있다. 복수의 안테나 라디에이터(20a)는 서로 다른 주파수 대역에서 동작할 수 있으며, 이것은 안테나 모듈(20)의 주파수 대역 범위를 확대하는 데에 도움이 된다.
또한, 커플링 구조(300)의 적어도 일부는 안테나 라디에이터(20a)가 RF 신호를 송수신하는 프리셋 방향 범위 내에 위치하므로, 안테나 라디에이터(20a)가 송수신하는 RF 신호에 2차 공진이 발생하도록 한다. 커플링 구조(300)는 안테나 라디에이터(20a)가 RF 신호를 송수신하는 프리셋 방향 범위 내에 위치하는 경우, 커플링 구조(300)의 공진 특성은 RF 신호에 공진 특성이 생성하도록 한다. 따라서, 안테나 라디에이터(20a)가 송수신하는 RF 신호의 투과율을 높일 수 있다. 즉, 커플링 구조(300)의 존재는 안테나 라디에이터(20a)의 대응하는 주파수 대역의 방사 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 안테나 라디에이터(20a)는 유전체 기판(100)을 등진 커플링 구조(300)의 한쪽에 위치한다. 커플링 구조(300)에 의해 매칭된 RF 신호는 유전체 기판(100)을 투과하여 안테나 라디에이터(20a)로부터 멀어지는 방향으로 방사될 수 있다. 임피던스 매칭 레이어(200)는 RF 신호의 대역폭을 높이기 위해 안테나 모듈(20)에 의해 송수신되는 RF 신호에 대하여 공간 임피던스 매칭을 수행하는 데에 사용된다.
구체적으로, 안테나 라디에이터(20a)에 의해 생성된 RF 신호가 커플링 구조(300)의 표면에 도달할 때, 커플링 구조(300)는 공진 특성을 가지므로 RF 신호가 2차 공진을 생성하도록 하여 RF 신호의 투과율을 높인다. 따라서 유전체 기판(100)은 RF 신호에 대하여 더 높은 투과율을 가질 수 있다. 즉, 이러한 배치 방식을 채용함으로써, 안테나 라디에이터(20a)의 방사 이득을 높일 수 있고, 안테나 라디에이터(20a)의 성능을 향상시킬 수 있다. 커플링 구조(300)와 임피던스 매칭 레이어(200)는 서로 협조하며, 임피던스 매칭 레이어(200)는 RF 신호의 대역폭을 증가시키는 데에 사용되고, 커플링 구조(300)는 RF 신호의 투과율을 높이는 데에 사용되고, 신호가 이중 주파수 이중 편파 특성을 나타내도록 한다.
도 13에 도시된 바와 같이, 안테나 모듈(20)은 어레이로 배치된 복수의 안테나 라디에이터(20a)를 포함한다. 안테나 라디에이터(20a)는 제 1 피드 포인트(20b)와 제 2 피드 포인트(20c)를 갖는다. 제 1 피드 포인트(20b)는 안테나 라디에이터(20a)에 제 1 전류 신호를 공급하도록 구성된다. 제 1 전류 신호는 제 1 주파수 대역의 RF 신호를 송수신하도록, 안테나 라디에이터(20a)를 여기시켜 제 1 주파수 대역에서 공진시키는 데에 사용된다. 제 2 피드 포인트(20c)는 안테나 라디에이터(20a)에 제 2 전류 신호를 공급하도록 구성된다. 제 2 전류 신호는 안테나 라디에이터(20a)를 여기시켜 제 2 주파수 대역에서 공진시키는 데에 사용된다. 여기서, 제 1 주파수 대역과 제 2 주파수 대역은 상이하다.
제 1 전류 신호에 의해 여기된 안테나 라디에이터(20a)의 공진 모드의 편파 방향과 제 2 전류 신호에 의해 여기된 안테나 라디에이터(20a)의 공진 모드의 편파 방향은 상이하다.
제 1 주파수 대역은 고주파 신호일 수 있고, 제 2 주파수 대역은 저주파 신호일 수 있다. 마찬가지로 제 1 주파수 대역은 저주파 신호일 수 있고, 제 2 주파수 대역은 고주파 신호일 수 있다.
3GPP TS 38.101 프로토콜의 규정에 따라, 5G는 주로 FR1 주파수 대역 및 FR2 주파수 대역의 2개의 주파수 대역을 사용한다. FR1 주파수 대역의 주파수 범위는 450MHz 내지 6MHz이며, Sub-6GHz 주파수 대역이라고도 한다. FR2 주파수 대역의 주파수 범위는 24.25MHz 내지 52.6MHz이며, 일반적으로 밀리미터파(mm Wave)라고 한다. 3GPP(버전 15)는 현재 5G 밀리미터파의 주파수 대역을 다음과 같이 규범하고 있다: n257(26.5~29.5GHz), n258(24.25~27.5GHz), n261(27.5~28.35GHz), n260(37~40GHz). 제 1 주파수 대역은 n257로 커버되는 주파수 대역일 수 있고, 제 2 주파수 대역은 n258, n260 및 n261로 커버되는 주파수 대역일 수 있다.
안테나 라디에이터(20a)는 긴 변(20d) 및 짧은 변(20e)을 갖는 장방형 패치 안테나일 수 있다. 제 1 피드 포인트(20b)는 안테나 라디에이터(20a)의 긴 변(20d)에 배치되고, 제 1 주파수 대역의 RF 신호를 송수신하도록 구성된다. 제 1 주파수 대역의 RF 신호는 저주파 신호이다. 제 2 피드 포인트(20c)는 안테나 라디에이터(20a)의 짧은 변(20e)에 배치되고, 제 2 주파수 대역의 RF 신호를 송수신하도록 구성된다. 제 2 주파수 대역의 RF 신호는 고주파 신호이다. 안테나 라디에이터(20a)의 긴 변(20d)과 짧은 변(20e)에 의해 안테나 라디에이터(20a)의 전기적 길이를 변경함으로써, 안테나 라디에이터(20a)가 방사하는 RF 신호의 주파수를 변경한다.
도 14에 도시된 바와 같이, 안테나 장치(1)는 지지판(30) 및 RF 칩(40)을 포함한다. 안테나 라디에이터(20a)는 커플링 구조(300)에 인접한 지지판(30)의 표면에 위치한다. RF 칩(40)은 커플링 구조(300)를 등진 지지판(30)의 표면에 위치한다. 안테나 장치(1)는 RF 라인(40a)을 더 포함하고, RF 라인(40a)은 RF 칩(40)과 안테나 라디에이터(20a)를 전기적으로 연결하는 데에 사용된다.
지지판(30)은 다층 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board, PCB)상에서 HDI(High Density Inverter) 프로세스를 수행함으로써 준비될 수 있다. RF 칩(40)은 안테나 라디에이터(20a)를 등진 지지판(30)의 한쪽에 위치한다. 안테나 라디에이터(20a)는 RF 칩(40)으로부터 RF 신호를 수신하는 데에 사용되는 적어도 하나의 피드 포인트를 가지므로, 상이한 주파수 대역의 RF 신호를 생성할 수 있다.
또한, 안테나 라디에이터(20a)는 커플링 구조(300)에 인접한 지지판(30)의 표면에 배치됨으로써, 안테나 라디에이터(20a)에 의해 생성된 RF 신호는 커플링 구조(300)를 향해 송신될 수 있다. 커플링 구조(300)는 공진 특성을 갖기 때문에, 커플링 구조(300)의 공진을 경과한 후에 RF 신호는 더 강한 투과성을 가지며, 안테나 라디에이터(20a)의 방사 이득을 증가시킬 수 있다. 또한, RF 칩(400)은 커플링 구조(300)을 등진 지지판(30)의 표면에 위치하기 때문에, 커플링 구조(300)에 대한 RF 칩(40)의 불필요한 간섭을 감소시킬 수 있고, 커플링 구조(300)의 안정된 공진 특성을 확보하는 데에 도움이 되고, 안테나 라디에이터(20a)의 안정된 방사 특성을 확보한다.
도 15에 도시된 바와 같이, 지지판(30)은 위치 제한 구멍(30a)을 포함하고, RF 라인(40a)은 위치 제한 구멍(30a) 내에 위치한다. RF 라인(40a)의 일단은 안테나 라디에이터(20a)에 전기적으로 연결되고, 타단은 RF 칩(40)에 전기적으로 연결된다. RF 칩(40)에 의해 생성된 RF 신호는 RF 라인(40a)을 통해 안테나 라디에이터(20a)로 전송된다.
구체적으로는, RF 칩(40)과 안테나 라디에이터(20a)를 전기적으로 연결하기 위하여, 지지판(30)에 위치 제한 구멍(30a)을 개설할 필요가 있다. 안테나 라디에이터(20a)와 RF 칩(40)을 전기적으로 연결하도록, RF 라인(40a)을 위치 제한 구멍(30a) 내에 배치한다. 따라서 RF 칩(40)에서 생성된 RF 신호는 안테나 라디에이터(20a)에 송신되고, 안테나 라디에이터(20a)는 RF 신호를 기반으로 RF 신호를 생성한다.
도 16에 도시된 바와 같이, 지지판(30)은 안테나 라디에이터(20a)를 둘러싼 복수의 금속화 비아(31)를 갖고, 따라서 2개의 인접한 안테나 라디에이터(20a)를 분리한다.
지지판(30)에는 안테나 라디에이터(20a)의 주위를 둘러싸는 복수개의 금속화 비아(31)가 균일하게 설치되어 있다. 금속화 비아(31)는 안테나 모듈(20)에서 격리 및 디커플링을 달성하는 데에 사용된다. 즉, 금속화 비아(31)가 존재하기 때문에, 인접하는 2개의 안테나 라디에이터(20a) 사이의 상호 결합으로 인한 방사 간섭을 방지할 수 있고, 안테나 라디에이터(20a)가 안정된 동작 상태에 있도록 확보할 수 있다.
도 17에 도시된 바와 같이, 안테나 장치(1)는 피드 그라운드 레이어(45)를 더 포함한다. 안테나 라디에이터(20a)는 커플링 구조(300)에 인접한 지지판(30)의 표면에 위치한다. RF 칩(40)은 커플링 구조(300)를 등진 지지판(30)의 표면에 위치한다. 피드 그라운드 레이어(45)는 지지판(30)과 RF 칩(40) 사이에 위치하고, 안테나 라디에이터(20a)의 접지 전극을 구성한다. 피드 라인(46)은 RF 칩(40)과 피드 그라운드 레이어(45) 사이에 설치되고, 피드 라인(46)은 RF 칩(40)에 전기적으로 연결된다. 피드 그라운드 레이어(45)에 개구부(45a)가 형성되어 있으며, 피드 그라운드 레이어(45)에서의 피드 라인(46)의 투영은 적어도 부분적으로 개구부(45a)에 위치하고, 피드 라인(46)은 개구부(45a)를 통해 안테나 라디에이터(20a)에 대하여 커플링 피드를 수행한다.
RF 칩(40)은 출력단(41)을 갖고, 출력단(41)은 RF 신호를 생성하는 데에 사용된다. RF 칩(40)에 의해 생성된 RF 신호는 피드 라인(46)으로 전송된다. 피드 라인(46)은 피드 그라운드 레이어(45)의 개구부(45a)에 대응하여 배치되기 때문에, 피드 라인(46)은 개구부(45a)를 통해 수신된 RF 신호를 커플링 방식에 의해 안테나 라디에이터(20a)의 피드 포인트에 송신할 수 있다. 안테나 라디에이터(20a)는 피드 라인(46)으로부터의 RF 신호에 결합되어 프리셋 주파수 대역의 RF 신호를 생성할 수 있다.
또한, 피드 그라운드 레이어(45)는 안테나 라디에이터(20a)의 접지 전극으로서 기능한다. 안테나 라디에이터(20a)는 피드 그라운드 레이어(45)에 직접 전기적으로 연결될 필요가 없으며, 안테나 라디에이터(20a)는 커플링 방식에 의해 접지된다. 피드 그라운드 레이어(45)에서의 피드 라인(46)의 투영은 적어도 부분적으로 개구부(45a)에 위치하기 때문에, 피드 라인(46)은 개구부(45a)를 통해 안테나 라디에이터(20a)에 대하여 커플링 피드를 수행할 수 있다.
도 18에 도시된 바와 같이, 다른 실시예에서, RF 칩(40)은 제 1 출력단(42) 및 제 2 출력단(43)을 갖는다. 제 1 출력단(42)은 제 1 RF 신호를 생성하는 데에 사용되고, 제 2 출력단(43)은 제 2 RF 신호를 생성하는 데에 사용된다. RF 칩(40)에 의해 생성된 제 1 RF 신호는 제 1 서브 피드 라인(47)으로 전송된다. 제 1 서브 피드 라인(47)은 피드 그라운드 레이어(45)의 제 1 개구부(45b)에 대응하여 배치되기 때문에, 제 1 서브 피드 라인(47)은 제 1 개구부(45b)를 통해 수신된 제 1 RF 신호를 커플링 방식에 의해 안테나 라디에이터(20a)의 제 1 서브 피드 포인트(20b)로 전송할 수 있다. 안테나 라디에이터(20a)는 제 1 서브 피드 라인(47)으로부터의 제 1 RF 신호에 결합되어 제 1 주파수 대역의 RF 신호를 생성할 수 있다. 제 2 서브 피드 라인(48)은 피드 그라운드 레이어(45)의 제 2 개구부(45c)에 대응하여 배치되기 때문에, 제 2 서브 피드 라인(48)은 제 2 개구부(45c)를 통해 수신된 제 2 RF 신호를 커플링 방식에 의해 안테나 라디에이터(20a)의 제 2 서브 피드 포인트(20c)로 전송할 수 있다. 안테나 라디에이터(20a)는 제 2 서브 피드 라인(48)으로부터의 제 2 RF 신호에 결합되어 제 2 주파수 대역의 RF 신호를 생성할 수 있다. 제 1 RF 신호와 제 2 RF 신호가 다른 경우, 제 1 주파수 대역의 RF 신호와 제 2 주파수 대역의 RF 신호도 다르고, 안테나 모듈(20)은 복수의 주파수 대역에서 동작할 수 있으며, 안테나 모듈(20)의 주파수 대역 범위가 넓어지고, 안테나 모듈(20)은 복수의 주파수 대역을 이용하여 동작하기 때문에, 안테나 모듈(20)의 사용 범위를 유연하게 조정할 수 있다.
또한, 피드 그라운드 레이어(45)는 안테나 라디에이터(20a)의 접지 전극으로서 기능한다. 안테나 라디에이터(20a)는 피드 그라운드 레이어(45)에 직접 전기적으로 연결될 필요가 없으며, 안테나 라디에이터(20a)는 커플링 방식에 의해 접지된다. 피드 그라운드 레이어(45)에서의 제 1 서브 피드 라인(47)의 투영은 적어도 부분적으로 제 1 개구부(45b)에 위치하고, 피드 그라운드 레이어(45)에서의 제 2 서브 피드 라인(48)의 투영은 적어도 부분적으로 제 2 개구부(45c)에 위치하기 때문에, 제 1 서브 피드 라인(47)은 제 1 개구부(45b)를 통해 안테나 라디에이터(20a)에 대하여 커플링 피드를 수행할 수 있고, 제 2 서브 피드 라인(48)은 제 2 개구부(45c)를 통해 안테나 라디에이터(20a)에 대하여 커플링 피드를 수행할 수 있다.
도 19에 도시된 바와 같이, 일 실시예에서, 제 1 개구부(45b)는 제 1 방향을 따라 연장되고, 제 2 개구부(45c)는 제 2 방향을 따라 연장되며, 제 1 방향 및 제 2 방향은 수직된다.
제 1 개구부(45) 및 제 2 개구부(45c)는 모두 스트립 슬롯이다. 제 1 개구부(45b)는 수직 편파 슬롯 또는 수평 편파 슬롯일 수 있다. 제 2 개구부(45c)는 수직 편파 슬롯 또는 수평 편파 슬롯일 수 있다. 제 1 개구부(45b)가 수직 편파 슬롯인 경우, 제 2 개구부(45c)는 수평 편파 슬롯이 있다. 제 1 개구부(45b)가 수평 편파 슬롯인 경우, 제 2 개구부(45c)는 수직 편파 슬롯이다. 본 출원에서는, 제 1 개구부(45b)의 연장 방향이 Y방향이고, 제 2 개구부(45c)의 연장 방향이 X방향인 것을 예로서 설명한다. 제 1 개구부(45b)의 연장 방향과 제 2 개구부(45c)의 연장 방향이 수직되는 경우, 피드 그라운드 레이어(45)는 이중 편파 개구부(45a)를 갖는 피드 그라운드 레이어이다. 이런 경우, 안테나 모듈(20)은 이중 편파 안테나 모듈이므로 안테나 모듈(20)의 방사 방향을 조정할 수 있다. 방사 방향을 조정할 수 있기 때문에, 표적 방사를 달성할 수 있고, 안테나 모듈(20)의 방사 이득을 증가시킬 수 있다. 「안테나의 편파」는, 안테나가 전자파를 방사할 때에 형성된 전계 강도의 방향을 가리킨다.
또한, 제 1 개구부(45b)의 연장 방향과 제 1 서브 피드 라인(47)의 연장 방향은 수직되고, 제 2 개구부(45c)의 연장 방향과 제 2 서브 피드 라인(48)의 연장 방향은 수직된다.
제 1 개구부(45b) 및 제 2 개구부(45c)는 모두 스트립 슬롯이다. 제 1 서브 피드 라인(47)과 피드 그라운드 레이어(45)는 서로 간격을 두고 설치된다. 제 2 서브 피드 라인(48)과 피드 그라운드 레이어(45)는 서로 간격을 두고 설치된다. 피드 그라운드 레이어(45)에서의 제 1 서브 피드 라인(47)의 투영은 적어도 부분적으로 제 1 개구부(45b)에 위치한다. 피드 그라운드 레이어(45)에서의 제 2 서브 피드 라인(48)의 투영은 적어도 부분적으로 제 2 개구부(45c)에 위치한다. 제 1 서브 피드 라인(47)의 연장 방향과 제 1 개구부(45b)의 연장 방향은 수직되고, 제 2 서브 피드 라인(48)의 연장 방향과 제 2 개구부(45c)의 연장 방향은 수직된다. 이것은 이중 편파 안테나 모듈(20)의 커플링 피드 효과를 개선할 수 있으므로, 안테나 모듈(20)의 방사 효율을 높여 방사 이득을 향상시킨다.
도 20에 도시된 바와 같이, 본 출원의 실시예에 따른 전자 기기(2)는 메인 보드(50), 안테나 모듈(20) 및 상술한 임의의 실시예에 따른 하우징 어셈블리(10)를 포함한다. 메인 보드(50)는 하우징 어셈블리(10)에 조립된다. 커플링 구조(300)를 마주하는 하우징 어셈블리(10)의 한쪽에는 수용 공간(A)이 형성되고, 안테나 모듈(20)은 수용 공간(A)에 수용되고 또한 메인 보드(50)에 전기적으로 연결된다. 안테나 모듈(20)은 적어도 하나의 안테나 라디에이터(20a)를 포함하고, 안테나 라디에이터(20a)는 메인 보드(50)의 제어하에 RF 신호를 송수신하는 데에 사용되며, RF 신호는 하우징 어셈블리(10)를 투과할 수 있다.
전자 기기(2)는 통신 및 저장 기능을 갖는 임의의 디바이스일 수 있으며, 예를 들어, 태블릿 컴퓨터, 휴대폰, 전자책 리더기, 리모콘, 개인용 컴퓨터(PC), 노트북 컴퓨터, 차량 탑재 장치, 네트워크 TV, 웨어러블 디바이스 등과 같은 네트워크 기능을 가진 스마트 디바이스이다.
메인 보드(50)는 전자 기기(2)의 PCB일 수 있다. 메인 보드(50)와 하우징 어셈블리(10) 사이에 수용 공간(A)이 형성된다. 안테나 모듈(20)은 수용 공간(A) 내에 위치하고, 안테나 모듈(20)은 메인 보드(50)에 전기적으로 연결된다. 안테나 모듈(20)은 하나 이상의 안테나 라디에이터(20a)를 포함할 수 있다. 안테나 모듈(20)은 복수의 안테나 라디에이터(20a)로 구성된 안테나 어레이일 수 있다. 안테나 라디에이터(20a)는 메인 보드(50)의 제어하에 RF 신호를 송수신 할 수 있고, RF 신호는 하우징 어셈블리를 투과할 수 있다. 커플링 구조(300)는 공진 특성을 갖기 때문에, RF 신호가 공진 특성을 생성하도록 하며, RF 신호의 투과성을 향상시킬 수 있고, 따라서 RF 신호가 하우징 어셈블리(10)를 투과할 때 더 높은 투과율을 갖는다.
전자 기기(2)는 배터리 커버(60)를 더 포함하고, 배터리 커버(60)는 유전체 기판(100)으로서 기능한다. 배터리 커버(60)의 재질은 플라스틱, 유리, 사파이어 및 세라믹 중 하나 또는 여러가지이다.
구체적으로, 전자 기기(2)의 구조적 배치에서, 배터리 커버(60)의 적어도 일부는 안테나 라디에이터(20a)가 RF 신호를 송수신하는 프리셋 방향 범위 내에 있다. 따라서, 배터리 커버(60)도 안테나 라디에이터(20a)의 방사 특성에 영향을 끼친다. 따라서, 본 실시예에 있어서, 배터리 커버(60)를 유전체 기판(100)으로서 사용함으로써, 안테나 라디에이터(20a)는 전자 기기(2)의 구조적 배치에 있어서 안정된 방사 성능을 가질 수 있다. 배터리 커버(60)는 파 투과성 재료로 이루어지고, 배터리 커버(60)의 재질은 플라스틱, 유리, 사파이어, 세라믹 중 하나일 수 있고, 이러한 재질의 조합일 수도 있다.
도 21에 도시된 바와 같이, 배터리 커버(60)는 리어 플레이트(61) 및 리어 플레이트(61)를 둘러싸는 사이드 플레이트(62)를 포함하고, 사이드 플레이트(62)는 안테나 라디에이터(20a)가 RF 신호를 송수신하는 프리셋 방향 범위 내에 위치한다. 커플링 구조(300)는 안테나 라디에이터(20a)를 향하는 사이드 플레이트(62)의 한쪽에 위치하고, 사이드 플레이트(62)는 유전체 기판으로서 기능한다.
구체적으로, 안테나 라디에이터(20a)가 배터리 커버(60)의 사이드 플레이트(62)를 향하는 경우, 사이드 플레이트(62)를 사용하여 안테나 모듈(20)에 의해 송수신되는 RF 신호에 대하여 공간 임피던스 매칭을 수행할 수 있다. 이런 경우, 사이드 플레이트(62)는 유전체 기판(100)으로서 기능한다. 안테나 라디에이터(20a)를 향하는 사이드 플레이트(62)의 한쪽에는 커플링 구조(300)가 배치되어 있다. 커플링 구조(300)는 프리셋 주파수 대역의 RF 신호에 대하여 공진 특성을 갖기 때문에, RF 신호가 공진 특성을 생성하도록 한다. 따라서 안테나 라디에이터(20a)가 송수신하는 RF 신호는 사이드 플레이트(62)를 투과하여 전송될 수 있다. 사이드 플레이트(62)는 안테나 라디에이터(20a)가 송수신하는 RF 신호에 대하여 공간 임피던스 매칭을 수행하기 위한 유전체 기판(100)으로서 기능할 수 있고, 전자 기기(2) 전체에 있어서의 안테나 라디에이터(20a)의 구조적 배치를 충분히 고려함으로써, 전자 기기 전체에 있어서의 안테나 라디에이터(20a)의 방사 효과를 확보할 수 있다.
도 22에 도시된 바와 같이, 배터리 커버(60)는 리어 플레이트(61) 및 리어 플레이트(61)를 둘러싸는 사이드 플레이트(62)를 포함하고, 리어 플레이트(62)는 안테나 라디에이터(20a)가 RF 신호를 송수신하는 프리셋 방향 범위 내에 위치한다. 커플링 구조(300)는 안테나 라디에이터(20a)를 향하는 리어 플레이트(61)의 한쪽에 위치하고, 리어 플레이트(61)는 유전체 기판으로서 기능한다.
구체적으로, 안테나 라디에이터(20a)가 배터리 커버(60)의 리어 플레이트(61)를 향하는 경우, 리어 플레이트(61)를 사용하여 안테나 라디에이터(20a)에 의해 송수신되는 RF 신호에 대하여 공간 임피던스 매칭을 수행할 수 있다. 이런 경우, 리어 플레이트(61)는 유전체 기판(100)으로서 기능한다. 안테나 라디에이터(20a)를 향하는 리어 플레이트(61)의 한쪽에는 커플링 구조(300)가 배치되어 있다. 커플링 구조(300)는 프리셋 주파수 대역의 RF 신호에 대하여 공진 특성을 갖기 때문에, RF 신호가 공진 특성을 생성하도록 한다. 안테나 라디에이터(20a)에 의해 송수신된 RF 신호는 리어 플레이트(61)를 투과하여 전송될 수 있다. 리어 플레이트(61)는 안테나 라디에이터(20a)에 의해 송수신되는 RF 신호에 대하여 공간 임피던스 매칭을 수행하기 위한 유전체 기판(100)으로서 기능할 수 있고, 전자 기기(2) 전체에 있어서의 안테나 라디에이터(20a)의 배치를 충분히 고려함으로써, 전자 기기 전체에 있어서의 안테나 라디에이터(20a)의 방사 효과를 확보할 수 있다.
도 23에 도시된 바와 같이, 전자 기기(2)는 스크린(70)을 더 포함하고, 스크린(70)은 유전체 기판(100)으로서 기능한다.
구체적으로, 안테나 라디에이터(20a)가 스크린(70)을 향하는 경우, 스크린(70)을 사용하여 안테나 라디에이터(20a)에 의해 송수신되는 RF 신호에 대하여 공간 임피던스 매칭을 수행할 수 있다. 이런 경우, 스크린(70)은 유전체 기판(100)으로서 기능한다. 안테나 라디에이터(20a)를 향하는 스크린(70)의 한쪽에는 커플링 구조(300)가 배치되어 있다. 커플링 구조(300)는 프리셋 주파수 대역의 RF 신호에 대해 공진 특성을 갖기 때문에, RF 신호가 공진 특성을 생성하도록 한다. 안테나 라디에이터(20a)에 의해 송수신된 RF 신호는 스크린(70)을 투과하여 전송될 수 있다. 스크린(70)은 안테나 라디에이터(20a)에 의해 송수신되는 RF 신호에 대하여 공간 임피던스 매칭을 수행하기 위한 유전체 기판(100)으로서 기능할 수 있고, 전자 기기(2) 전체에 있어서의 안테나 라디에이터(20a)의 배치를 충분히 고려함으로써, 전자 기기 전체에 있어서의 안테나 라디에이터(20a)의 방사 효과를 확보할 수 있다.
도 24에 도시된 바와 같이, 전자 기기(2)는 보호 커버(80)를 더 포함하고, 보호 커버(80)는 안테나 라디에이터(20a)가 RF 신호를 송수신하는 프리셋 방향 범위 내에 위치하고, 보호 커버(80)는 유전체 기판(100)으로서 기능한다.
구체적으로, 안테나 라디에이터(20a)가 보호 커버(80)를 향하는 경우, 보호 커버(80)는 안테나 라디에이터(20a)에 의해 송수신되는 RF 신호에 대하여 공간 임피던스 매칭을 수행할 수 있다. 이런 경우, 보호 커버(80)는 유전체 기판(100)으로서 기능한다. 안테나 라디에이터(20a)를 향하는 보호 커버(80)의 한쪽에는 커플링 구조(300)가 배치되어 있다. 커플링 구조(300)는 프리셋 주파수 대역의 RF 신호에 대하여 공진 특성을 갖기 때문에, RF 신호가 공진 특성을 생성하도록 한다. 안테나 라디에이터(20a)에 의해 송수신된 RF 신호는 보호 커버(80)를 투과하여 전송될 수 있다. 보호 커버(80)는 안테나 라디에이터(20a)에 의해 송수신되는 RF 신호에 대하여 공간 임피던스 매칭을 수행하기 위한 유전체 기판(100)으로서 기능할 수 있고, 전자 기기(2) 전체에 있어서의 안테나 라디에이터(20a)의 배치를 충분히 고려함으로써, 전자 기기 전체에 있어서의 안테나 라디에이터(20a)의 방사 효과를 확보할 수 있다.
도 25, 도 26 및 도 27을 참조하십시오. 도 25는 2×2 안테나 모듈이 유리 배터리 커버 아래에 있을 때에 반사 계수 곡선 및 투과 계수 곡선을 나타내는 개략도이다. 도 26은 2×2 안테나 모듈이 하우징 어셈블리 아래에 있을 때에 반사 계수 곡선을 나타내는 개략도이다. 도 27은 2×2 안테나 모듈이 하우징 어셈블리 아래에 있을 때에 투과 계수 곡선을 나타내는 개략도이다.
유리 배터리 커버의 유전 상수(dielectric constant) Dk=6.8, Df=0.02이고, 유리 배터리 커버의 두께는 0.7mm이다. 두께가 0.7mm인 유리 배터리 커버의 20~50GHz에서의 반사/투과 계수에 의하면, 공기와 유리 배터리 커버의 계면에서 큰 반사 계수 S11 및 작은 투과 계수 S21이 생성된다. 에너지의 절반 미만이 투과한다.
또한, 도 25를 참조하면, 곡선 ①은 안테나 모듈이 유리 배터리 커버 아래에 있을 때의 반사 계수 곡선이다. 곡선 ②는 안테나 모듈이 유리 배터리 커버 아래에 있을 때의 투과 계수 곡선이다. 곡선 ①에 있어서, 마크 1의 위치에서, 대응하는 주파수는 28GHz이고, 대응하는 반사 계수는 -2.953이다. 마크 3의 위치에서, 대응하는 주파수는 39GHz이고, 대응하는 반사 계수는 -3.5267이다. 곡선 ②에 있어서, 마크 2의 위치에서, 대응하는 주파수는 28GHz이고, 대응하는 반사 계수는 -3.1619이다. 마크 4의 위치에서, 대응하는 주파수는 39GHz이고, 대응하는 반사 계수는 -2.6301이다.
또한, 도 26을 참조하면, 곡선은 안테나 모듈이 하우징 어셈블리 아래에 있을 때의 반사 계수 곡선이다. 곡선에 있어서, 마크 1의 위치에서, 대응하는 주파수는 24.184GHz이고, 대응하는 반사 계수는 -9.9617이다. 마크 2의 위치에서, 대응하는 주파수는 48.089GHz이고, 대응하는 반사 계수는 -10.049이다.
또한, 도 27을 참조하면, 곡선은 안테나 모듈이 하우징 어셈블리 아래에 있을 때의 투과 계수 곡선이다. 곡선에 있어서, 마크 1의 위치에서 대응하는 주파수는 23.28GHz이고, 대응하는 투과 계수는 -1.014이다. 마크 2의 위치에서, 대응하는 주파수는 49.215GHz이고, 대응하는 투과 계수는 -0.99682이다.
도 26 및 도 27에 도시된 바와 같이, 하우징 어셈블리를 투과하는 평면파인 경우, 24.1~48GHz의 반사 계수 S11은 S11≤-10dB를 만족하고, 3GPP의 모든 주파수 대역을 완전히 커버할 수 있다. 반사 계수가 큰 '종래의 배터리 커버'와 비교하면, 이러한 초광대역 전파 투과형 배터리 커버(ultra-wideband radio-wave transparent battery cover)가 밀리미터파 안테나에 대한 영향은 적다. 투과 방면에서, 평면 전자파가 '전파 투과형 배터리 커버'를 투과할 때, 23.2~49.2GHz에서 손실하는 에너지는 단지 1dB이다. 휴대폰의 밀리미터파 안테나에 '초 광대역 이중 주파수 이중 편파 주파수 선택 표면'의 개념을 도입하고, 배터리 커버에 이중 주파수 이중 편파 금속 구조를 통합함으로써, 배터리 커버는 3GPP 모든 주파수 대역(n257, n258, n261, n259, n260)에서 높은 전파 투과 특성을 나타내며, '밀리미터파 초광대역 이중 주파수 이중 편파 전파 투과형 배터리 커버'를 형성하고, 상대 대역폭은 66%에 도달하고, 밀리미터파 안테나 모듈에 대한 배터리 커버의 커버리지 효과를 완화한다.
이상, 본 출원의 실시예를 상세하게 설명하고, 본 명세서에서는 구체적인 예시로 본 출원의 원리 및 실시예를 설명하였지만, 상술한 실시예는 단지 본 출원의 방법 및 그 핵심 사상을 이해하는 데에 사용된다. 당업자는 본 출원의 사상에 따라 구체적인 실시예 및 응용 범위를 변경할 수 있고, 상술한 바와 같이, 본 명세서의 내용은 본 출원을 한정하고자 하는 것은 아니다.
Claims (28)
- 하우징 어셈블리로서,
유전체 기판, 임피던스 매칭 레이어 및 커플링 구조를 포함하고,
상기 유전체 기판은 프리셋 주파수 대역의 무선 주파수(RF) 신호에 대하여 제 1 투과율을 갖고,
상기 임피던스 매칭 레이어와 상기 유전체 기판은 적층되고, 상기 임피던스 매칭 레이어는 상기 프리셋 주파수 대역의 RF 신호에 대하여 공간 임피던스 매칭을 수행하는 데에 사용되며,
상기 커플링 구조와 상기 유전체 기판은 적층되고, 상기 커플링 구조는 한층 이상의 커플링 요소 어레이 레이어를 포함하고, 상기 커플링 요소 어레이 레이어는 상기 프리셋 주파수 대역에서 공진 특성을 갖고,
상기 하우징 어셈블리는 상기 커플링 구조에 대응하는 영역에서 상기 프리셋 주파수 대역의 RF 신호에 대하여 제 2 투과율을 가지며, 상기 제 2 투과율은 상기 제 1 투과율보다 큰 것을 특징으로 하는 하우징 어셈블리. - 제 1 항에 있어서,
상기 임피던스 매칭 레이어는 상기 유전체 기판의 한쪽에 위치하고, 상기 커플링 구조는 상기 유전체 기판을 등진 상기 임피던스 매칭 레이어의 한쪽에 위치하며, 또는,
상기 커플링 구조는 상기 유전체 기판의 한쪽에 위치하고, 상기 임피던스 매칭 레이어는 상기 유전체 기판을 등진 상기 커플링 구조의 한쪽에 위치하는 것을 특징으로 하는 하우징 어셈블리. - 제 1 항에 있어서,
상기 커플링 요소 어레이 레이어는 또한 상기 프리셋 주파수 대역에서 이중 편파 공진 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 하우징 어셈블리. - 제 1 항에 있어서,
상기 커플링 구조는 상기 유전체 기판의 표면에 접합된 한층의 커플링 요소 어레이 레이어를 포함하고,
상기 임피던스 매칭 레이어는 상기 유전체 기판을 등진 상기 커플링 요소 어레이 레이어의 한쪽에 위치하고, 상기 임피던스 매칭 레이어는 상기 커플링 요소 어레이 레이어를 캡슐화하고 보호하는 데에 사용되는 것을 특징으로 하는 하우징 어셈블리. - 제 1 항에 있어서,
상기 커플링 구조는 한층의 커플링 요소 어레이 레이어를 포함하고,
상기 임피던스 매칭 레이어는 제 1 매칭 레이어 및 제 2 매칭 레이어를 포함하며,
상기 제 1 매칭 레이어는 상기 유전체 기판의 표면에 위치하고,
상기 커플링 요소 어레이 레이어는 상기 유전체 기판을 등진 상기 제 1 매칭 레이어의 한쪽에 위치하며,
상기 제 1 매칭 레이어는 상기 커플링 요소 어레이 레이어를 상기 유전체 기판에 연결하는 데에 사용되며,
상기 제 2 매칭 레이어는 상기 제 1 매칭 레이어를 등진 상기 커플링 요소 어레이 레이어의 한쪽에 위치하고, 상기 제 2 매칭 레이어는 상기 커플링 요소 어레이 레이어를 캡슐화하고 보호하는 데에 사용되는 것을 특징으로 하는 하우징 어셈블리. - 제 1 항에 있어서,
상기 커플링 구조는 서로 간격을 두고 설치된 제 1 어레이 레이어 및 제 2 어레이 레이어를 포함하고,
상기 임피던스 매칭 레이어는 제 1 매칭 레이어 및 제 2 매칭 레이어를 포함하며,
상기 제 1 어레이 레이어는 상기 유전체 기판의 표면에 위치하고,
상기 제 1 매칭 레이어는 상기 유전체 기판을 등진 상기 제 1 어레이 레이어의 한쪽에 위치하고, 상기 제 1 매칭 레이어는 상기 제 1 어레이 레이어를 유전체 기판에 연결하고 상기 제 1 어레이 레이어를 캡슐화하고 보호하는 데에 사용되며,
상기 제 2 어레이 레이어는 상기 제 1 어레이 레이어를 등진 상기 제 1 매칭 레이어의 한쪽에 위치하고,
상기 제 2 매칭 레이어는 상기 제 1 매칭 레이어를 등진 상기 제 2 어레이 레이어의 한쪽에 위치하고, 상기 제 2 매칭 레이어는 상기 제 2 어레이 레이어를 캡슐화하고 보호하는 데에 사용되는 것을 특징으로 하는 하우징 어셈블리. - 제 1 항에 있어서,
상기 커플링 구조는 서로 간격을 두고 설치된 제 1 어레이 레이어 및 제 2 어레이 레이어를 포함하고,
상기 임피던스 매칭 레이어는 제 1 매칭 레이어, 제 2 매칭 레이어 및 제 3 매칭 레이어를 포함하며,
상기 제 1 매칭 레이어는 유전체 기판의 표면에 위치하고,
상기 제 1 어레이 레이어는 상기 유전체 기판을 등진 상기 제 1 매칭 레이어의 한쪽에 위치하며,
상기 제 2 매칭 레이어는 상기 제 1 매칭 레이어를 등진 상기 제 1 어레이 레이어의 한쪽에 위치하고,
상기 제 2 어레이 레이어는 상기 제 1 어레이 레이어를 등진 상기 제 2 매칭 레이어의 한쪽에 위치하며,
상기 제 3 매칭 레이어는 상기 제 2 매칭 레이어를 등진 상기 제 2 어레이 레이어의 한쪽에 위치하고, 상기 제 3 매칭 레이어는 상기 제 2 어레이 레이어를 캡슐화하고 보호하는 데에 사용되는 것을 특징으로 하는 하우징 어셈블리. - 제 7 항에 있어서,
상기 제 1 어레이 레이어 및 상기 제 2 어레이 레이어는 각각 상기 제 2 매칭 레이어의 대향하는 양측에 위치하고, 상기 제 1 어레이 레이어는 상기 제 2 어레이 레이어보다 상기 유전체 기판에 더 가까운 것을 특징으로 하는 하우징 어셈블리. - 제 8 항에 있어서,
상기 제 2 매칭 레이어에서의 상기 제 1 어레이 레이어의 투영과 상기 제 2 매칭 레이어에서의 상기 제 2 어레이 레이어의 투영은 적어도 부분적으로 중첩되지 않는 것을 특징으로 하는 하우징 어셈블리. - 제 9 항에 있어서,
상기 제 1 어레이 레이어는 관통 구멍을 가지며, 상기 제 1 어레이 레이어에서의 상기 제 2 어레이 레이어의 투영은 관통 구멍에 위치하는 것을 특징으로 하는 하우징 어셈블리. - 제 10 항에 있어서,
상기 관통 구멍은 원형, 타원형, 정방형, 삼각형, 장방형, 육각형, 환형, 십자형 또는 예루살렘 십자형인 것을 특징으로 하는 하우징 어셈블리. - 제 7 항에 있어서,
상기 제 1 매칭 레이어는 접착제이고, 상기 제 2 매칭 레이어는 베어링 레이어이고, 상기 제 3 매칭 레이어는 접착제인 것을 특징으로 하는 하우징 어셈블리. - 제 10 항에 있어서,
상기 제 1 어레이 레이어는 정방형 패치이고, 한 변의 길이는 1.6mm이고,
상기 제 2 어레이 레이어는 정방형 패치이고, 한 변의 길이는 1.05mm이며,
상기 관통 구멍은 정방형이며, 사이즈는 1.3mm×1.3mm이고,
상기 유전체 기판의 두께는 0.55mm이고,
상기 제 1 매칭 레이어의 두께는 0.02mm이고, 상기 제 2 매칭 레이어의 두께는 0.45mm이고, 상기 제 3 매칭 레이어의 두께는 0.03mm인 것을 특징으로 하는 하우징 어셈블리. - 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 커플링 요소 어레이 레이어는 어레이로 배치된 복수의 커플링 요소를 포함하며, 상기 커플링 요소는 전기 전도성 재료로 이루어지며, 상기 커플링 요소는 상기 프리셋 주파수 대역에서 이중 주파수 이중 편파 공진 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 하우징 어셈블리. - 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 프리셋 주파수 대역은 적어도 제 3 세대 파트너십 프로젝트(3GPP) 밀리미터파의 모든 주파수 대역을 포함하는 것을 특징으로 하는 하우징 어셈블리. - 안테나 장치로서,
안테나 모듈과 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 기재된 하우징 어셈블리를 포함하고,
상기 안테나 모듈과 상기 커플링 구조는 서로 간격을 두고 설치되고, 상기 안테나 모듈은 상기 유전체 기판을 등진 상기 커플링 구조의 한쪽에 위치하며,
상기 커플링 구조의 적어도 일부는 상기 안테나 모듈이 RF 신호를 송수신하는 프리셋 방향 범위 내에 위치하고,
상기 커플링 구조는 상기 안테나 모듈이 송수신하는 RF 신호의 주파수를 매칭시켜 상기 RF 신호의 투과율을 향상시키는 데에 사용되고,
상기 임피던스 매칭 레이어는 상기 RF 신호의 대역폭을 높이기 위해 상기 안테나 모듈이 송수신하는 RF 신호에 대하여 공간 임피던스 매칭을 수행하는 데에 사용되는 것을 특징으로 하는 안테나 장치. - 제 16 항에 있어서,
상기 안테나 모듈은 어레이로 배치된 복수의 안테나 라디에이터를 포함하고,
상기 안테나 라디에이터는 제 1 피드 포인트와 제 2 피드 포인트를 갖고,
상기 제 1 피드 포인트는 상기 안테나 라디에이터에 제 1 전류 신호를 공급하도록 구성되며, 상기 제 1 전류 신호는 제 1 주파수 대역의 RF 신호를 송수신하도록, 상기 안테나 라디에이터를 여기시켜 상기 제 1 주파수 대역에서 공진시키는 데에 사용되며,
상기 제 2 피드 포인트는 상기 안테나 라디에이터에 제 2 전류 신호를 공급하도록 구성되고, 상기 제 2 전류 신호는 상기 안테나 라디에이터를 여기시켜 제 2 주파수 대역에서 공진시키는 데에 사용되며,
상기 제 1 주파수 대역과 상기 제 2 주파수 대역은 상이한 것을 특징으로 하는 안테나 장치. - 제 17 항에 있어서,
상기 안테나 장치는 지지판, RF 칩 및 RF 라인을 포함하고,
상기 안테나 라디에이터는 상기 커플링 구조에 인접한 상기 지지판의 표면에 위치하고,
상기 RF 칩은 상기 커플링 구조를 등진 상기 지지판의 표면에 위치하며,
상기 RF 라인은 상기 RF 칩과 상기 안테나 라디에이터를 전기적으로 연결하는 데에 사용되는 것을 특징으로 하는 안테나 장치. - 제 18 항에 있어서,
상기 지지판에 위치 제한 구멍이 형성되어 있으며, 상기 RF 라인은 상기 위치 제한 구멍에 위치하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치. - 제 18 항에 있어서,
상기 지지판은 상기 안테나 라디에이터의 주위를 둘러싼 복수의 금속화 비아를 갖고, 2개의 인접한 상기 안테나 라디에이터를 분리하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치. - 제 17 항에 있어서,
상기 안테나 장치는 지지판, RF 칩, 피드 그라운드 레이어 및 피드 라인을 포함하고,
상기 안테나 라디에이터는 상기 커플링 구조에 인접한 상기 지지판의 표면에 위치하며,
상기 RF 칩은 상기 커플링 구조를 등진 상기 지지판의 표면에 위치하고,
상기 피드 그라운드 레이어는 상기 지지판과 상기 RF 칩 사이에 위치하고, 상기 안테나 라디에이터의 접지 전극을 구성하며,
상기 피드 라인은 상기 RF 칩과 상기 피드 그라운드 레이어 사이에 설치되고, 상기 피드 라인은 상기 RF 칩에 전기적으로 연결되며,
상기 피드 그라운드 레이어에 개구부가 형성되어 있으며, 상기 피드 그라운드 레이어에서의 상기 피드 라인의 투영은 적어도 부분적으로 상기 개구부에 위치하고, 상기 피드 라인은 상기 개구부를 통해 상기 안테나 라디에이터에 대하여 커플링 피드를 수행하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치. - 제 17 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 전류 신호에 의해 여기된 상기 안테나 라디에이터의 공진 모드의 편파 방향과 상기 제 2 전류 신호에 의해 여기된 상기 안테나 라디에이터의 공진 모드의 편파 방향은 상이한 것을 특징으로 하는 안테나 장치. - 전자 기기로서,
메인 보드, 안테나 모듈 및 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 기재된 하우징 어셈블리를 포함하고,
상기 메인 보드는 상기 하우징 어셈블리에 조립되고,
상기 커플링 구조를 마주하는 상기 하우징 어셈블리의 한쪽에는 수용 공간이 형성되고,
상기 안테나 모듈은 상기 수용 공간에 수용되고 또한 상기 메인 보드에 전기적으로 연결되며,
상기 안테나 모듈은 적어도 하나의 안테나 라디에이터를 포함하고, 상기 안테나 라디에이터는 상기 메인 보드의 제어하에 RF 신호를 송수신하는 데에 사용되며, 상기 RF 신호는 상기 하우징 어셈블리를 투과할 수 있는 것을 특징으로 하는 전자 기기. - 제 23 항에 있어서,
상기 전자 기기는 배터리 커버를 더 포함하고, 상기 배터리 커버는 유전체 기판으로서 기능하며, 상기 배터리 커버의 재질은 플라스틱, 유리, 사파이어 및 세라믹 중 하나 또는 여러가지인 것을 특징으로 하는 전자 기기. - 제 24 항에 있어서,
상기 배터리 커버는 리어 플레이트 및 상기 리어 플레이트를 둘러싸는 사이드 플레이트를 포함하고, 상기 사이드 플레이트는 상기 안테나 라디에이터가 RF 신호를 송수신하는 프리셋 방향 범위 내에 위치하며, 상기 커플링 구조는 상기 안테나 라디에이터를 향하는 상기 사이드 플레이트의 한쪽에 위치하고, 상기 사이드 플레이트는 상기 유전체 기판으로서 기능하는 것을 특징으로 하는 전자 기기. - 제 24 항에 있어서,
상기 배터리 커버는 리어 플레이트 및 상기 리어 플레이트를 둘러싸는 사이드 플레이트를 포함하고, 상기 리어 플레이트는 상기 안테나 라디에이터가 RF 신호를 송수신하는 프리셋 방향 범위 내에 위치하며, 상기 커플링 구조는 상기 안테나 라디에이터를 향하는 상기 리어 플레이트의 한쪽에 위치하고, 상기 리어 플레이트는 상기 유전체 기판으로서 기능하는 것을 특징으로 하는 전자 기기. - 제 23 항에 있어서,
상기 전자 기기는 스크린을 더 포함하고, 상기 스크린은 상기 유전체 기판으로서 기능하는 것을 특징으로 하는 전자 기기. - 제 23 항에 있어서,
상기 전자 기기는 보호 커버를 더 포함하고, 상기 보호 커버는 상기 안테나 라디에이터가 RF 신호를 송수신하는 프리셋 방향 범위 내에 위치하고, 상기 보호 커버는 상기 유전체 기판으로서 기능하는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
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